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  <title>Java JVM | 坚持就是胜利</title>
  








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        <p>JVM 是Java 程序运行的基础。例如 JVM 内存模型、Java 的类加载机制、常用的 GC 算法。<br><img src="/images/jvm.png" alt></p>
<h2 id="一、-JVM-内存模型"><a href="#一、-JVM-内存模型" class="headerlink" title="一、 JVM 内存模型"></a>一、 JVM 内存模型</h2><p><img src="/images/jvm_ram.png" alt></p>
<ul>
<li>栈：也是方法栈，线程私有，用来存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。</li>
<li>本地方法栈 ：和栈类似，也是用来保存线程执行方法时的信息，不同的是，执行 Java 方法使用栈，而执行 native 方法使用本地方法栈。 </li>
<li>程序计数器 ： 保存着当前线程所执行的字节码位置，每个线程工作时都有一个独立的计数器。程序计数器为执行 Java 方法服务，执行 native 方法时，程序计数器为空。 </li>
</ul>
<p><strong>栈、本地方法栈、程序计数器这三个部分都是线程独占的。</strong></p>
<ul>
<li><p>堆 ：被所有线程共享，存放实例对象，没有可用空间时候会抛出OOM异常。根据对象存活的周期不同，JVM 把堆内存进行分代管理，由垃圾回收器来进行对象的回收管理。 </p>
</li>
<li><p>方法区 ： 各个线程共享的内存区域，又叫非堆区。用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据，<strong>JDK1.7中的永久代和JDK1.8中的Metaspace都是方法区的一种实现。</strong></p>
</li>
</ul>
<h2 id="二、-JMM-详解"><a href="#二、-JMM-详解" class="headerlink" title="二、 JMM 详解"></a>二、 JMM 详解</h2><p>JMM 是Java 内存模型，如下图所示，所有的共享变量都存储在主内存中共享。每个线程有自己的工作内存，工作内存中保存的是主内存中变量的副本，线程对变量的读写等操作必须在自己的工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。<br><img src="/images/jmm.png" alt></p>
<p>在多线程进行数据交互时，例如线程 A 给一个共享变量赋值后，由线程 B 来读取这个值，A 修改完变量是修改在自己的工作区内存中，B 是不可见的，只有从 A 的工作区写回主内存，B 再从主内存读取自己的工作区才能进行进一步的操作。由于指令重排序的存在，这个写—读的顺序有可能被打乱。因此 JMM 需要提供原子性、可见性、有序性的保证。</p>
<h4 id="1-JMM-保证原子性、可见性，有序性"><a href="#1-JMM-保证原子性、可见性，有序性" class="headerlink" title="1. JMM 保证原子性、可见性，有序性"></a>1. JMM 保证原子性、可见性，有序性</h4><p><img src="/images/jmm_ensure.png" alt></p>
<ul>
<li>原子性</li>
</ul>
<pre><code>JMM 保证对除long和double外的基础数据类型读写操作的原子性。（long 、 double 是 占 64位 所以在32位操作系统里会分开写入，高位32位，低位32位。 所以保证原子性要添加 volatile 关键字 ）。另外关键字 synchronized 也可以提供原子性保证。synchronized 的原子性是通过 Java 的两个高级的字节码指令 monitorenter 和 monitorexit 来保证的。 </code></pre><ul>
<li><p>可见性 </p>
<p>  JMM可见性的保证，一个是通过synchronized，另外一个就是volatile。volatile强制变量的赋值会同步刷新回主内存，强制变量的读取会从主内存重新加载，保证不同的线程总是能够看到该变量的最新值。 </p>
</li>
<li><p>有序性</p>
<p>  对有序性的保证，主要通过 volatile 和一系列 happens-before 原则。volatile 的另一个作用就是阻止指令重排序，这样就可以保证变量读写的有序性。</p>
<p>  happens-before原则包括一系列规则，如：</p>
<ul>
<li>程序顺序原则，即一个线程内必须保证语义串行性；</li>
<li>锁规则，即对同一个锁的解锁一定发生在再次加锁之前；</li>
<li>happens-before 原则的传递性、线程启动、中断、终止规则等。</li>
</ul>
<p>  <strong>happen-before 原则是 JMM 的核心所在，只有满足了 hb 原则才能保证有序性和可见性，否则编译器将会对代码重排序。hb 甚至将 lock 和 volatile 也定义了规则。通过适当的对 hb 规则的组合，可以实现对普通共享变量的正确使用</strong></p>
</li>
</ul>
<h2 id="三、-类加载机制"><a href="#三、-类加载机制" class="headerlink" title="三、 类加载机制"></a>三、 类加载机制</h2><p>类的加载指将编译好的 Class 类文件中的字节码读入内存中，将其放在方法区内并创建对应的 Class 对象。类的加载分为加载、链接、初始化，其中链接又包括验证、准备、解析三步。如下图所示。</p>
<h4 id="加载流程"><a href="#加载流程" class="headerlink" title="加载流程"></a>加载流程</h4><p> <img src="/images/jvm_class_loader.png" alt></p>
 <ol style=" white-space: normal;">
 <li><p style="text-align: justify; line-height: 1.75em;"><span style="font-family: &quot;Microsoft YaHei&quot;, sans-serif; color: rgb(63, 63, 63);">加载是文件到内存的过程。通过类的完全限定名查找此类字节码文件，并利用字节码文件创建一个 Class 对象。</span></p></li>
 <li><p style="text-align: justify; line-height: 1.75em;"><span style="font-family: &quot;Microsoft YaHei&quot;, sans-serif; color: rgb(63, 63, 63);">验证是对类文件内容验证。目的在于确保 Class 文件符合当前虚拟机要求，不会危害虚拟机自身安全。主要包括四种：文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证。</span></p></li>
 <li><p style="text-align: justify; line-height: 1.75em;"><span style="font-family: &quot;Microsoft YaHei&quot;, sans-serif; color: rgb(63, 63, 63);">准备阶段是进行内存分配。为类变量也就是类中由 static 修饰的变量分配内存，并且设置初始值。这里要注意，初始值是 0 或者&nbsp;null，而不是代码中设置的具体值，代码中设置的值是在初始化阶段完成的。另外这里也不包含用 final 修饰的静态变量，因为 final 在编译的时候就会分配。</span></p></li>
 <li><p style="text-align: justify; line-height: 1.75em;"><span style="font-family: &quot;Microsoft YaHei&quot;, sans-serif; color: rgb(63, 63, 63);">解析主要是解析字段、接口、方法。主要是将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量等。</span></p></li>
 <li><p style="text-align: justify; line-height: 1.75em;"><span style="font-family: &quot;Microsoft YaHei&quot;, sans-serif; color: rgb(63, 63, 63);">初始化，主要完成静态块执行与静态变量的赋值。这是类加载最后阶段，若被加载类的父类没有初始化，则先对父类进行初始化。</span></p></li>
</ol>

<p>只有对类主动使用时，才会进行初始化，初始化的触发条件包括在创建类的实例时、访问类的静态方法或者静态变量时、Class.forName() 反射类时、或者某个子类被初始化时。 </p>
<p>如上图所示，浅绿的两个部分表示类的生命周期，就是从类的加载到类实例的创建与使用，再到类对象不再被使用时可以被 GC 卸载回收。这里要注意一点，由 Java 虚拟机自带的三种类加载器加载的类在虚拟机的整个生命周期中是不会被卸载的，只有用户自定义的类加载器所加载的类才可以被卸载。</p>
<p><strong>符号引用 在编译时，java类并不知道所引用的类的实际地址，因此只能使用符号引用来代替。比如org.simple.People类引用了org.simple.Language类，在编译时People类并不知道Language类的实际内存地址，因此只能使用符号org.simple.Language（实际中是由类似于CONSTANT_Class_info的常量来表示的）来表示Language类的地址。</strong></p>
<h4 id="类加载器"><a href="#类加载器" class="headerlink" title="类加载器"></a>类加载器</h4><p><img src="/images/class_loader.png" alt></p>
<p>如上图所示，浅绿的两个部分表示类的生命周期，就是从类的加载到类实例的创建与使用，再到类对象不再被使用时可以被 GC 卸载回收。这里要注意一点，由 Java 虚拟机自带的三种类加载器加载的类在虚拟机的整个生命周期中是不会被卸载的，只有用户自定义的类加载器所加载的类才可以被卸载。</p>
<p>Java 的类加载使用双亲委派模式，即一个类加载器在加载类时，先把这个请求委托给自己的父类加载器去执行，如果父类加载器还存在父类加载器，就继续向上委托，直到顶层的启动类加载器，如上图中蓝色向上的箭头。如果父类加载器能够完成类加载，就成功返回，如果父类加载器无法完成加载，那么子加载器才会尝试自己去加载。如图中的桔黄色向下的箭头。</p>
<p>这种双亲委派模式的好处，可以避免类的重复加载，另外也避免了 Java 的核心 API 被篡改。</p>
<h2 id="四、分代回收"><a href="#四、分代回收" class="headerlink" title="四、分代回收"></a>四、分代回收</h2><h4 id="1-分代划分"><a href="#1-分代划分" class="headerlink" title="1. 分代划分"></a>1. 分代划分</h4><p>Java 的堆内存被分代管理，为什么要分代管理呢？分代管理主要是为了方便垃圾回收，这样做基于2个事实，第一，大部分对象很快就不再使用；第二，还有一部分不会立即无用，但也不会持续很长时间。虚拟机划分为年轻代、老年代、和永久代，如下图所示。</p>
<p> <img src="/images/jvm_old_young.png" alt></p>
<ul>
<li><p>年轻代 ：主要存放新创建的对象，分为Eden 区和 两个 Servivor 区。 大部分对象在 Eden 区中生成。当 Eden 区满时，还存活的对象会在两个 Survivor 区交替保存，达到一定次数的对象会晋升到老年代。 </p>
</li>
<li><p>老年代 ： 用来存放从年轻代晋升而来的，存活时间较长的对象。</p>
</li>
<li><p>永久代 ： 主要保存类信息等内容，这里的永久代是指对象划分方式，不是专指 1.7 的 PermGen，或者 1.8 之后的 Metaspace。 </p>
</li>
</ul>
<p>根据年轻代与老年代的特点，JVM 提供了不同的垃圾回收算法。垃圾回收算法按类型可以分为引用计数法、复制法和标记清除法。 </p>
<ul>
<li>引用计数法 ：通过对象被引用的次数来确定对象是否被使用，缺点是无法解决循环引用的问题。</li>
<li>复制算法 ： 需要 from 和 to 两块相同大小的内存空间，对象分配时只在 from 块中进行，回收时把存活对象复制到 to 块中，并清空 from 块，然后交换两块的分工，即把from 块作为 to 块，把 to 块作为 from 块。缺点是内存使用率较低。 </li>
</ul>
<p>JVM 中提供的年轻代回收算法 Serial、ParNew、Parallel Scavenge 都是复制算法，而 CMS、G1、ZGC 都属于标记清除算法。</p>
<h4 id="2-回收算法"><a href="#2-回收算法" class="headerlink" title="2. 回收算法"></a>2. 回收算法</h4><ul>
<li><p>CMS算法</p>
<p>  CMS 在 JDK1.7 之前可以说是最主流的垃圾回收算法。CMS 使用标记清除算法，优点是并发收集，停顿小。</p>
<p>  <img src="/images/jvm_cms.png" alt></p>
<p>  在java语言中，可作为GC Root的对象包括以下几种对象：<br>  a.java虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中的引用的对象。<br>  b.方法区中的类静态属性引用的对象。<br>  c.方法区中的常量引用的对象。<br>  d.本地方法栈中JNI本地方法的引用对象。</p>
<ul>
<li>第一个阶段是初始标记，这个阶段会 stop the world，标记的对象只是从 root 集最直接可达的对象； </li>
<li>第二阶段是并发标记，这时 GC 线程和应用线程并发执行。主要是标记可达的对象；</li>
<li>第三个阶段是重新标记阶段，这个阶段是第二个 stop the world 的阶段，停顿时间比并发标记要小很多，但比初始标记稍长，主要对对象进行重新扫描并标记； </li>
<li>第四个阶段是并发清理阶段，进行并发的垃圾清理；</li>
<li>最后一个阶段是并发重置阶段，为下一次 GC 重置相关数据结构。 </li>
</ul>
</li>
<li><p>G1算法</p>
<p>  <img src="/images/jvm_g1.png" alt><br>  G1 也和 CMS 一样会遍历全部的对象，然后标记对象引用情况，在清除对象后会对区域进行复制移动整合碎片空间。</p>
<p>  G1回收过程如下。G1的年轻代回收，采用复制算法，并行进行收集，收集过程会STW。G1的老年代回收时也同时会对年轻代进行回收。主要分为四个阶段：<br>  a. 依然是初始标记阶段完成对根对象的标记，这个过程是STW的；<br>  b. 并发标记阶段，这个阶段是和用户线程并行执行的；<br>  c. 最终标记阶段，完成三色标记周期；复制/清除阶段，这个阶段会优先对可回收空间较大的Region 进行回收，即 garbage first，这也是 G1 名称的由来。 </p>
<p>  G1采用每次只清理一部分而不是全部的Region的增量式清理，由此来保证每次GC停顿时间不会过长。总结如下，G1是逻辑分代不是物理划分，需要知道回收的过程和停顿的阶段。此外还需要知道，G1算法允许通过JVM参数设置Region的大小，范围是1～32MB，可以设置期望的最大GC停顿时间等。有兴趣读者也可以对CMS和G1使用的三色标记算法做简单了解。 </p>
<p>  <strong>STW(stop the world) 是等待所有用户线程进入安全点后并阻塞，做一些全局性操作的行为。</strong></p>
</li>
</ul>
<ul>
<li><p>ZGC算法</p>
<p>  ZGC是最新的JDK1.11版本中提供的高效垃圾回收算法，ZGC针对大堆内存设计可以支持TB级别的堆，ZGC非常高效，能够做到10ms以下的回收停顿时间。这么快的响应，ZGC 是如何做到的呢？这是由于 ZGC 具有以下特点。</p>
<ol>
<li>ZGC 使用了着色指针技术，我们知道 64 位平台上，一个指针的可用位是 64 位，ZGC 限制最大支持 4TB 的堆，这样寻址只需要使用 42 位，那么剩下 22 位就可以用来保存额外的信息，着色指针技术就是利用指针的额外信息位，在指针上对对象做着色标记。</li>
<li>第二个特点是使用读屏障，ZGC 使用读屏障来解决 GC 线程和应用线程可能并发修改对象状态的问题，而不是简单粗暴的通过 STW 来进行全局的锁定。使用读屏障只会在单个对象的处理上有概率被减速。</li>
<li>由于读屏障的作用，进行垃圾回收的大部分时候都是不需要 STW 的，因此 ZGC 的大部分时间都是并发处理，也就是 ZGC 的第三个特点。</li>
<li>第四个特点是基于 Region，这与 G1 算法一样，不过虽然也分了 Region，但是并没有进行分代。ZGC 的 Region 不像 G1 那样是固定大小，而是动态地决定 Region 的大小，Region 可以动态创建和销毁。这样可以更好的对大对象进行分配管理。</li>
<li>第五个特点是压缩整理。CMS 算法清理对象时原地回收，会存在内存碎片问题。ZGC 和 G1 一样，也会在回收后对 Region 中的对象进行移动合并，解决了碎片问题。</li>
</ol>
</li>
</ul>
<ul>
<li><p>ZGC回收过程</p>
<p>  <img src="/images/jvm_zgc.png" alt><br>  开始进行回收时，ZGC 首先会进行一个短暂的 STW，来进行 roots 标记。这个步骤非常短，因为 roots 的总数通常比较小。</p>
<p>  然后就开始进行并发标记，如上图所示，通过对对象指针进行着色来进行标记，结合读屏障解决单个对象的并发问题。其实，这个阶段在最后还是会有一个非常短的 STW 停顿，用来处理一些边缘情况，这个阶段绝大部分时间是并发进行的，所以没有明显标出这个停顿。</p>
<p>  下一个是清理阶段，这个阶段会把标记为不在使用的对象进行回收，如上图所示，把橘色的不在使用的对象进行了回收。</p>
<p>  最后一个阶段是重定位，重定位就是对 GC 后存活的对象进行移动，来释放大块的内存空间，解决碎片问题。<br>  重定位最开始会有一个短暂的STW，用来重定位集合中的root对象。暂停时间取决于root的数量、重定位集与对象的总活动集的比率。最后是并发重定位，这个过程也是通过读屏障，与应用线程并发进行的。</p>
</li>
</ul>
<ul>
<li><p>科普内存碎片</p>
<p>  Java 中的内存碎片可以理解为外部碎片，因为标记-清除算法只负责将标记的需要回收的内存给回收，对于一块内存，会留下很多小的空的位置，但是这些位置不足以去申请一个连续的对象。</p>
</li>
</ul>

      
    </div>
    
    
    

    

    

    

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          <li class="sidebar-nav-toc sidebar-nav-active" data-target="post-toc-wrap">
            Table of Contents
          </li>
          <li class="sidebar-nav-overview" data-target="site-overview-wrap">
            Overview
          </li>
        </ul>
      

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              <img class="site-author-image" itemprop="image" src="/images/avatar.jpg" alt="190coder">
            
              <p class="site-author-name" itemprop="name">190coder</p>
              <p class="site-description motion-element" itemprop="description">坚信持续学习就一定能超过大多数人</p>
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(function(){

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            [0,0,0,0,0,0,0]
        ]//:
    ];

var canvas = document.getElementById('canvas');

if(canvas.getContext){
    var cxt = canvas.getContext('2d');
    //声明canvas的宽高
    var H = 100,W = 700;
    canvas.height = H;
    canvas.width = W;
    cxt.fillStyle = '#f00';
    cxt.fillRect(10,10,50,50);

    //存储时间数据
    var data = [];
    //存储运动的小球
    var balls = [];
    //设置粒子半径
    var R = canvas.height/20-1;
    (function(){
        var temp = /(\d)(\d):(\d)(\d):(\d)(\d)/.exec(new Date());
        //存储时间数字，由十位小时、个位小时、冒号、十位分钟、个位分钟、冒号、十位秒钟、个位秒钟这7个数字组成
        data.push(temp[1],temp[2],10,temp[3],temp[4],10,temp[5],temp[6]);
    })();

    /*生成点阵数字*/
    function renderDigit(index,num){
        for(var i = 0; i < digit[num].length; i++){
            for(var j = 0; j < digit[num][i].length; j++){
                if(digit[num][i][j] == 1){
                    cxt.beginPath();
                    cxt.arc(14*(R+2)*index + j*2*(R+1)+(R+1),i*2*(R+1)+(R+1),R,0,2*Math.PI);
                    cxt.closePath();
                    cxt.fill();
                }
            }
        }
    }

    /*更新时钟*/
    function updateDigitTime(){
        var changeNumArray = [];
        var temp = /(\d)(\d):(\d)(\d):(\d)(\d)/.exec(new Date());
        var NewData = [];
        NewData.push(temp[1],temp[2],10,temp[3],temp[4],10,temp[5],temp[6]);
        for(var i = data.length-1; i >=0 ; i--){
            //时间发生变化
            if(NewData[i] !== data[i]){
                //将变化的数字值和在data数组中的索引存储在changeNumArray数组中
                changeNumArray.push(i+'_'+(Number(data[i])+1)%10);
            }
        }
        //增加小球
        for(var i = 0; i< changeNumArray.length; i++){
            addBalls.apply(this,changeNumArray[i].split('_'));
        }
        data = NewData.concat();
    }

    /*更新小球状态*/
    function updateBalls(){
        for(var i = 0; i < balls.length; i++){
            balls[i].stepY += balls[i].disY;
            balls[i].x += balls[i].stepX;
            balls[i].y += balls[i].stepY;
            if(balls[i].x > W + R || balls[i].y > H + R){
                balls.splice(i,1);
                i--;
            }
        }
    }

    /*增加要运动的小球*/
    function addBalls(index,num){
        var numArray = [1,2,3];
        var colorArray =  ["#3BE","#09C","#A6C","#93C","#9C0","#690","#FB3","#F80","#F44","#C00"];
        for(var i = 0; i < digit[num].length; i++){
            for(var j = 0; j < digit[num][i].length; j++){
                if(digit[num][i][j] == 1){
                    var ball = {
                        x:14*(R+2)*index + j*2*(R+1)+(R+1),
                        y:i*2*(R+1)+(R+1),
                        stepX:Math.floor(Math.random() * 4 -2),
                        stepY:-2*numArray[Math.floor(Math.random()*numArray.length)],
                        color:colorArray[Math.floor(Math.random()*colorArray.length)],
                        disY:1
                    };
                    balls.push(ball);
                }
            }
        }
    }

    /*渲染*/
    function render(){
        //重置画布宽度，达到清空画布的效果
        canvas.height = 100;
        //渲染时钟
        for(var i = 0; i < data.length; i++){
            renderDigit(i,data[i]);
        }
        //渲染小球
        for(var i = 0; i < balls.length; i++){
            cxt.beginPath();
            cxt.arc(balls[i].x,balls[i].y,R,0,2*Math.PI);
            cxt.fillStyle = balls[i].color;
            cxt.closePath();
            cxt.fill();
        }
    }

    clearInterval(oTimer);
    var oTimer = setInterval(function(){
        //更新时钟
        updateDigitTime();
        //更新小球状态
        updateBalls();
        //渲染
        render();
    },50);
}

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              <div class="post-toc-content"><ol class="nav"><li class="nav-item nav-level-2"><a class="nav-link" href="#一、-JVM-内存模型"><span class="nav-number">1.</span> <span class="nav-text">一、 JVM 内存模型</span></a></li><li class="nav-item nav-level-2"><a class="nav-link" href="#二、-JMM-详解"><span class="nav-number">2.</span> <span class="nav-text">二、 JMM 详解</span></a><ol class="nav-child"><li class="nav-item nav-level-4"><a class="nav-link" href="#1-JMM-保证原子性、可见性，有序性"><span class="nav-number">2.0.1.</span> <span class="nav-text">1. JMM 保证原子性、可见性，有序性</span></a></li></ol></li></ol><li class="nav-item nav-level-2"><a class="nav-link" href="#三、-类加载机制"><span class="nav-number">3.</span> <span class="nav-text">三、 类加载机制</span></a><ol class="nav-child"><li class="nav-item nav-level-4"><a class="nav-link" href="#加载流程"><span class="nav-number">3.0.1.</span> <span class="nav-text">加载流程</span></a></li><li class="nav-item nav-level-4"><a class="nav-link" href="#类加载器"><span class="nav-number">3.0.2.</span> <span class="nav-text">类加载器</span></a></li></ol></li><li class="nav-item nav-level-2"><a class="nav-link" href="#四、分代回收"><span class="nav-number">4.</span> <span class="nav-text">四、分代回收</span></a><ol class="nav-child"><li class="nav-item nav-level-4"><a class="nav-link" href="#1-分代划分"><span class="nav-number">4.0.1.</span> <span class="nav-text">1. 分代划分</span></a></li><li class="nav-item nav-level-4"><a class="nav-link" href="#2-回收算法"><span class="nav-number">4.0.2.</span> <span class="nav-text">2. 回收算法</span></a></li></ol></li></div>
            

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(function(){

   var digit=
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            [0,1,1,0,1,1,0],
            [1,1,0,0,0,1,1],
            [1,1,0,0,0,1,1],
            [1,1,0,0,0,1,1],
            [1,1,0,0,0,1,1],
            [1,1,0,0,0,1,1],
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            [0,0,0,0,0,1,1],
            [0,0,0,0,0,1,1],
            [0,0,0,0,0,1,1],
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            [1,1,0,0,0,1,1],
            [1,1,0,0,0,1,1],
            [1,1,0,0,0,1,1],
            [0,1,1,1,1,1,0]
        ],//8
        [
            [0,1,1,1,1,1,0],
            [1,1,0,0,0,1,1],
            [1,1,0,0,0,1,1],
            [1,1,0,0,0,1,1],
            [0,1,1,1,0,1,1],
            [0,0,0,0,0,1,1],
            [0,0,0,0,0,1,1],
            [0,0,0,0,1,1,0],
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            [0,1,1,0,0,0,0]
        ],//9
        [
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            [0,0,1,1,1,0,0],
            [0,0,0,0,0,0,0],
            [0,0,0,0,0,0,0],
            [0,0,1,1,1,0,0],
            [0,0,1,1,1,0,0],
            [0,0,1,1,1,0,0],
            [0,0,0,0,0,0,0]
        ]//:
    ];

var canvas = document.getElementById('canvas');

if(canvas.getContext){
    var cxt = canvas.getContext('2d');
    //声明canvas的宽高
    var H = 100,W = 700;
    canvas.height = H;
    canvas.width = W;
    cxt.fillStyle = '#f00';
    cxt.fillRect(10,10,50,50);

    //存储时间数据
    var data = [];
    //存储运动的小球
    var balls = [];
    //设置粒子半径
    var R = canvas.height/20-1;
    (function(){
        var temp = /(\d)(\d):(\d)(\d):(\d)(\d)/.exec(new Date());
        //存储时间数字，由十位小时、个位小时、冒号、十位分钟、个位分钟、冒号、十位秒钟、个位秒钟这7个数字组成
        data.push(temp[1],temp[2],10,temp[3],temp[4],10,temp[5],temp[6]);
    })();

    /*生成点阵数字*/
    function renderDigit(index,num){
        for(var i = 0; i < digit[num].length; i++){
            for(var j = 0; j < digit[num][i].length; j++){
                if(digit[num][i][j] == 1){
                    cxt.beginPath();
                    cxt.arc(14*(R+2)*index + j*2*(R+1)+(R+1),i*2*(R+1)+(R+1),R,0,2*Math.PI);
                    cxt.closePath();
                    cxt.fill();
                }
            }
        }
    }

    /*更新时钟*/
    function updateDigitTime(){
        var changeNumArray = [];
        var temp = /(\d)(\d):(\d)(\d):(\d)(\d)/.exec(new Date());
        var NewData = [];
        NewData.push(temp[1],temp[2],10,temp[3],temp[4],10,temp[5],temp[6]);
        for(var i = data.length-1; i >=0 ; i--){
            //时间发生变化
            if(NewData[i] !== data[i]){
                //将变化的数字值和在data数组中的索引存储在changeNumArray数组中
                changeNumArray.push(i+'_'+(Number(data[i])+1)%10);
            }
        }
        //增加小球
        for(var i = 0; i< changeNumArray.length; i++){
            addBalls.apply(this,changeNumArray[i].split('_'));
        }
        data = NewData.concat();
    }

    /*更新小球状态*/
    function updateBalls(){
        for(var i = 0; i < balls.length; i++){
            balls[i].stepY += balls[i].disY;
            balls[i].x += balls[i].stepX;
            balls[i].y += balls[i].stepY;
            if(balls[i].x > W + R || balls[i].y > H + R){
                balls.splice(i,1);
                i--;
            }
        }
    }

    /*增加要运动的小球*/
    function addBalls(index,num){
        var numArray = [1,2,3];
        var colorArray =  ["#3BE","#09C","#A6C","#93C","#9C0","#690","#FB3","#F80","#F44","#C00"];
        for(var i = 0; i < digit[num].length; i++){
            for(var j = 0; j < digit[num][i].length; j++){
                if(digit[num][i][j] == 1){
                    var ball = {
                        x:14*(R+2)*index + j*2*(R+1)+(R+1),
                        y:i*2*(R+1)+(R+1),
                        stepX:Math.floor(Math.random() * 4 -2),
                        stepY:-2*numArray[Math.floor(Math.random()*numArray.length)],
                        color:colorArray[Math.floor(Math.random()*colorArray.length)],
                        disY:1
                    };
                    balls.push(ball);
                }
            }
        }
    }

    /*渲染*/
    function render(){
        //重置画布宽度，达到清空画布的效果
        canvas.height = 100;
        //渲染时钟
        for(var i = 0; i < data.length; i++){
            renderDigit(i,data[i]);
        }
        //渲染小球
        for(var i = 0; i < balls.length; i++){
            cxt.beginPath();
            cxt.arc(balls[i].x,balls[i].y,R,0,2*Math.PI);
            cxt.fillStyle = balls[i].color;
            cxt.closePath();
            cxt.fill();
        }
    }

    clearInterval(oTimer);
    var oTimer = setInterval(function(){
        //更新时钟
        updateDigitTime();
        //更新小球状态
        updateBalls();
        //渲染
        render();
    },50);
}

})();
</script>



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  <span class="author" itemprop="copyrightHolder">190coder</span>

  
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  if (Object.prototype.toString.call(window.Promise) !== '[object Function]') {
    window.Promise = null;
  }
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